張涵科，顏冰

①國防科技大學(xué) 軍事基礎(chǔ)教育學(xué)院，長沙 410073；②國防科技大學(xué) 氣象海洋學(xué)院，長沙 410073

從大陸漂移說和海底擴(kuò)張說基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的板塊構(gòu)造說是地球科學(xué)領(lǐng)域的革命性理論。然而，魏格納在1912年首次提出大陸可以漂移時(shí)卻遭到了學(xué)術(shù)界強(qiáng)烈的反對(duì)，并且在此后的幾十年里大陸漂移說一直被認(rèn)為是天方夜譚的“另類學(xué)說”。關(guān)于大陸漂移說的爭論，很大程度上是當(dāng)時(shí)人們對(duì)占地球表面積70%以上的海底地形一無所知造成的。雖然我們現(xiàn)在知道海底地貌像陸地一樣，有高高聳起的山脈，有比大峽谷深數(shù)倍的海溝，也有像地板一樣平坦的深海平原。但是，在海底地形圖誕生之前，由于地球上97%的水都覆蓋在海底之上，人類難以窺其真貌。在人類探索海底的過程中， Marie Tharp(1920—2006)和Bruce Heezen(1924—1977)兩位科學(xué)家值得被人們銘記，他們從20世紀(jì)50年代開始數(shù)十年如一日地觀測研究海底，并在1977年繪制出世界上第一張完整的海底地形圖，顛覆了人類對(duì)海底的認(rèn)知，為板塊構(gòu)造說提供了“硬核”證據(jù)[1]。

1 海底地形圖的誕生過程

1.1 早期的探索與積累

早在19世紀(jì)中期，人類就已經(jīng)拉開探測海底的序幕，麻繩、鉛錘甚至炮彈都是早期測量海底深度時(shí)用的工具。當(dāng)時(shí)最具代表性的人物是美國海軍圖械庫的Matthew Fontaine Maury (1806—1873)，他使用麻繩、鉛錘等工具測量海底深度，獲得了200組最大水深可達(dá)1 000英尋(1英尋≈1.828 8 m)的測量數(shù)據(jù)，并于1847年編繪北大西洋的等深線圖。他發(fā)現(xiàn)北大西洋洋底中心有一片高高隆起的區(qū)域[2]，將其稱之為海豚洋隆(dophin rise)，也就是后來Marie Tharp等人發(fā)現(xiàn)的大西洋中脊(mid-Atlantic ridge)。與M. F. Maury同時(shí)期的海底探測科學(xué)家還有英國的Charles Wyville Thomson (1830—1882)，于1872—1876年領(lǐng)導(dǎo)了一次名垂史冊(cè)的環(huán)球航行——“挑戰(zhàn)者號(hào)”環(huán)球航行(Challenger Expedition)。他曾數(shù)次穿越大西洋，并在所經(jīng)過的航線中每隔100英里(1英里=1 609.334 m)進(jìn)行一次測深，使用的工具僅僅是一根長麻繩上拴著重200磅(1磅=453.592 37 g)的鉛錘。C. W. Thomson測量后發(fā)現(xiàn)，M. F. Maury所說的海豚洋隆兩側(cè)的水溫有明顯的不同，并將其歸因于海底存在一道屏障阻擋了底層海水的流通。C. W. Thomson的測量結(jié)果雖然在某種程度上表明大西洋中心確實(shí)有類似高原一樣隆起的地形，但是很難得知海底的那道屏障到底是一座崎嶇蜿蜒的深?！案呱健?，還是一個(gè)平坦廣闊的深?！案咴薄?/p>

人們真正開始認(rèn)識(shí)到大西洋中心那片隆起的“高原”實(shí)際上是蜿蜒崎嶇的山地，起因于1925—1927年德國科學(xué)家進(jìn)行的一次海上氣象探測[3]。隨著回聲探測技術(shù)的出現(xiàn)，調(diào)查方式有了很大的改進(jìn)，德國科學(xué)家采用“秒表法”(stopwatch)向海底發(fā)出聲學(xué)信號(hào)，并記錄信號(hào)從發(fā)出至反射回探測船的時(shí)間，以此計(jì)算深度。他們每隔20～25英里就進(jìn)行一次探測，不僅測量深度，還對(duì)海底的鹽度、水溫、洋流等進(jìn)行了探測，并獲得海量數(shù)據(jù)。對(duì)于這些用德語發(fā)表的數(shù)據(jù)，人們更多地關(guān)注了水溫、鹽度方面的信息，而其中有關(guān)大洋深度的數(shù)據(jù)很多年都沒有人研究，因此這一階段的海底探測對(duì)認(rèn)識(shí)海底地形沒有根本性改變。

第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，全世界再次掀起海底探測熱潮。1947年，哥倫比亞大學(xué)地質(zhì)學(xué)系教師Maurice Ewing博士進(jìn)行了一次巡回演講，旨在尋找專業(yè)知識(shí)豐富、能夠出海航行的人才來協(xié)助他從事海洋調(diào)查工作。在演講中，他展示了在百慕大洋隆(Bermuda rise)南部獲得地震折射波剖面圖的過程：探測人員在全速行駛的船上向海底投擲并引爆炸彈，然后采集炸彈的回聲反射數(shù)據(jù)，用這種方法直接獲得穿過沉積層直至海底的剖面圖。這次演講深深地吸引了當(dāng)時(shí)正在愛荷華州立大學(xué)地質(zhì)學(xué)專業(yè)讀本科的Bruce Heezen，因此當(dāng)Ewing博士詢問他是否愿意一起去大西洋中心探險(xiǎn)時(shí)，Heezen毫不猶豫地答應(yīng)了，并以協(xié)助Ewing研究的名義正式加入海底探測隊(duì)伍。

Marie Tharp加入海底探測的過程則沒有那么順利。當(dāng)時(shí)女性讀書求學(xué)面臨的阻礙遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于男性，Tharp中學(xué)階段就曾輾轉(zhuǎn)于20多所學(xué)校。在1943年獲得俄亥俄州立大學(xué)音樂和英語學(xué)士學(xué)位之后，她獲得了一個(gè)去密歇根大學(xué)進(jìn)修地質(zhì)學(xué)的機(jī)會(huì)。這個(gè)專業(yè)本來只對(duì)男性開放，但是由于戰(zhàn)爭，名額出現(xiàn)空缺，Tharp才得到這個(gè)非常難得的機(jī)會(huì)。1944年她獲得碩士學(xué)位之后，又于1948年在塔爾薩大學(xué)獲得了數(shù)學(xué)學(xué)士學(xué)位。畢業(yè)后她在Ewing博士的項(xiàng)目中承擔(dān)一些數(shù)據(jù)處理和草圖繪制的工作，加入Ewing和Heezen的小團(tuán)隊(duì)后，她才開始專門起草和繪制海底剖面圖。

1.2 洋中脊的發(fā)現(xiàn)

關(guān)鍵技術(shù)的突破對(duì)整個(gè)研究起至關(guān)重要的作用。第二次世界大戰(zhàn)期間，Ewing在美軍從事科研工作，但并未服役，他和同事共同研制出可以連續(xù)發(fā)射聲波的回聲探測器。戰(zhàn)后Ewing將回聲探測器應(yīng)用到海底探測中，這樣海水深度探測就可以全天候、無間斷地進(jìn)行。1948—1950年，Tharp和Heezen四次搭載Atlantis號(hào)探測船航行于大西洋中心，進(jìn)行了成千上萬次深度測量。與之前的間斷性探測不同，這次測量可以說是沒有“放過”海底的任何一個(gè)角落，得到的是完整、連續(xù)的海底深度數(shù)據(jù)。非常有趣的是，因?yàn)檫@臺(tái)探測器功率太高，當(dāng)船上電力系統(tǒng)不穩(wěn)定時(shí)它就會(huì)停止工作，甚至如果有人打開冰箱就有可能斷電，這時(shí)就會(huì)得到一個(gè)海底無限深的數(shù)據(jù)。

這次航行測得了數(shù)以萬計(jì)的海底深度數(shù)據(jù)。面對(duì)這些海量的數(shù)據(jù)，Heezen在規(guī)范了測深圖表繪制的標(biāo)準(zhǔn)后，把一系列后續(xù)整理和歸納的工作就交給Tharp，由她負(fù)責(zé)繪制成完整、高精度、能體現(xiàn)細(xì)節(jié)的圖表，并據(jù)此繪制出一系列海底的剖面圖。1952年，在專心處理這些數(shù)據(jù)后，Tharp按照Heezen和Ewing的要求繪制出6幅橫跨大西洋的海底剖面圖。在這6幅圖中，大西洋中脊在北美洲和歐洲之間、南美洲和非洲之間無比清晰地展現(xiàn)出來。每幅剖面圖中，大西洋中脊的形狀和輪廓都保持了驚人的相似性。Tharp還注意到，大西洋中脊的軸心位置除個(gè)別山脈外，絕大多數(shù)海底山脈都存在一個(gè)“V”形凹痕。據(jù)此，她猜測這些“V”形凹痕代表了大西洋中脊的頂部存在一個(gè)沿著中脊軸線蜿蜒曲折延伸的裂谷[4]。

當(dāng)Tharp把她的發(fā)現(xiàn)告訴Heezen時(shí)，Heezen卻認(rèn)為這是無稽之談，并直言她的發(fā)現(xiàn)聽起來太像大陸漂移說了。大陸漂移說在當(dāng)時(shí)可以說是科學(xué)界的“另類學(xué)說”，幾乎所有人都認(rèn)為它是不可信的。Heezen甚至戲稱Tharp的發(fā)現(xiàn)為“婦人之見”(girl’s talk)。但是，Tharp堅(jiān)持自己的立場，始終認(rèn)為洋中脊當(dāng)中的裂谷是真實(shí)存在的，大陸漂移說也是成立的。地球深處物質(zhì)從裂谷處涌出來形成洋中脊，將洋底一分為二，這恰好印證了洋中脊是大陸漂移的產(chǎn)物。Tharp和Heezen誰都不能說服對(duì)方，最終決定用全新的方式畫一幅不同于傳統(tǒng)等深線圖的海底地形圖，就像是將海水抽干后對(duì)暴露出來的海底畫的俯視圖。由于當(dāng)時(shí)積累的航測數(shù)據(jù)不夠多，大西洋底的很多區(qū)域還是探測的盲區(qū)，因此他們的圖不足以反映海底的全貌，更不能成為支持洋中脊存在和大陸漂移說的關(guān)鍵證據(jù)。但是，這種新的畫圖方法令Tharp和Heezen很滿意，因?yàn)樗梢愿庇^地反映海底的每一處地形。之后，Tharp繼續(xù)用這種方法繪制地形圖，Heezen則繼續(xù)負(fù)責(zé)收集數(shù)據(jù)。

1.3 另一項(xiàng)關(guān)鍵證據(jù)

在Tharp一邊處理Heezen帶回的大量數(shù)據(jù)，一邊繪制海底地形圖時(shí)，Heezen參與的另一項(xiàng)調(diào)查為日后的研究提供了關(guān)鍵的證據(jù)。1929年，海底發(fā)生的一次地震導(dǎo)致大西洋中鋪設(shè)的電纜嚴(yán)重?fù)p壞，有關(guān)部門希望Heezen能通過科學(xué)計(jì)算給出重新鋪設(shè)電纜的最佳位置。Heezen雇傭美術(shù)學(xué)院的聾啞學(xué)生Howard Foster協(xié)助他在地圖上繪制出海底地震震中的位置。在那個(gè)沒有電腦的年代，F(xiàn)oster只能通過紙和筆徒手繪制、記錄數(shù)萬次的地震，而地震震中的位置有時(shí)只能確定在方圓幾百里的范圍內(nèi)，數(shù)據(jù)往往很不準(zhǔn)確。好在數(shù)據(jù)十分豐富，所繪制出的圖對(duì)地震的分布描述相對(duì)準(zhǔn)確。Heezen注意到沿著大西洋中脊，地震震中的排列非常密集，幾乎是連續(xù)的。這個(gè)發(fā)現(xiàn)本身并不新奇，因?yàn)樵?944年Beno Gutenberg和Charles F. Richter就已經(jīng)繪出一條相似的淺海地震帶。當(dāng)Heezen想進(jìn)一步研究這些震中的排列時(shí)，他把這張震中分布圖和Tharp的海底地形圖重合在一起觀察(應(yīng)Heezen的要求，所有有關(guān)海洋的圖表大小、規(guī)格都是統(tǒng)一的)，發(fā)現(xiàn)一連串的震中不偏不倚、整整齊齊地排列在洋中脊的裂谷中。Heezen開始接受洋中脊存在裂谷的事實(shí)，而此時(shí)距離Tharp向他提出這個(gè)觀點(diǎn)已經(jīng)過去了8個(gè)月。這個(gè)發(fā)現(xiàn)極大地激起Tharp和Heezen的研究興趣，Gutenberg和Richter的研究也顯示全球像大西洋中脊這樣的地震帶不止一條。Heezen猜測若干條這樣的洋脊構(gòu)成一個(gè)遍布全球、龐大的“海底山脈”系統(tǒng)，大西洋中脊可能僅僅是其中的一條。于是，他們利用地震和裂谷的相關(guān)性大膽地猜測凡是有密集地震記錄的海域都存在海底裂谷，比如密密麻麻的震中分布顯示在狹長的亞丁灣也可能會(huì)有裂谷存在，甚至東非大裂谷也可能是海底裂谷在陸地上的延伸。

大陸上的裂谷直觀可見，但是海底的裂谷即便有地震帶的佐證，其形態(tài)僅展現(xiàn)在當(dāng)時(shí)很有限的幾組剖面圖上，很難確定剖面圖上的“V”形裂口是否為制圖過程中的誤差或巧合。這些剖面圖到底能不能真實(shí)地反映裂谷的特征？Heezen認(rèn)為東非大裂谷可能是一個(gè)關(guān)鍵的突破口，他讓Tharp收集關(guān)于東非大裂谷的地震、地形資料，用以往的方法在地圖上標(biāo)注東非大裂谷中發(fā)生過的地震的震中位置，將畫出的幾組剖面圖和之前洋中脊的剖面圖進(jìn)行比對(duì)，希望能通過尋找陸上裂谷和海底裂谷的相似性來進(jìn)一步印證他們的猜測。結(jié)果不出所料，東非大裂谷和洋中脊的裂谷不僅在剖面圖上顯示出很高的相似性，地震震中的分布也驚人一致。通過這樣的類比研究，Heezen確信洋中脊存在裂谷的事實(shí)，而且他與Tharp更加相信在地球上有蜿蜒連綿、橫跨陸地海洋的“裂谷系統(tǒng)”[5]。

1.4 第一幅海底地形圖

1953年，Tharp開始致力于繪制大西洋的海底地形圖。對(duì)于數(shù)據(jù)豐富的北大西洋，她重新歸納了Heezen帶回的數(shù)據(jù)；對(duì)于數(shù)據(jù)比較稀缺的南大西洋，她采用了上文所提的德國科學(xué)家在1925—1927年間獲得的海上探測數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)雖然比較老舊，精度也有限，但是也足以揭示洋中脊的確貫穿了大西洋，延伸到南大西洋，洋中脊確有裂谷的存在。不同的是，南部的洋脊窄而崎嶇，北部的洋脊相對(duì)寬而低緩一些。與此同時(shí)，Tharp注意到來自其他國家海洋調(diào)查團(tuán)隊(duì)的新航測數(shù)據(jù)也顯示，印度洋[6]、阿拉伯海、紅海和亞丁灣也存在脊?fàn)詈５咨矫}。美國海軍探險(xiǎn)隊(duì)在東太平洋也發(fā)現(xiàn)了一個(gè)巨大的南北走向的海底山脊系統(tǒng)。當(dāng)時(shí)，Tharp設(shè)想若能收集足夠多的數(shù)據(jù)就可以繪制出全球的海底地形圖，海底的種種特征就會(huì)栩栩如生地展現(xiàn)在世人眼前，橫貫全球的洋中脊系統(tǒng)也能一目了然地體現(xiàn)在一幅圖上。這種想法令她更加專注于眼前的工作，日復(fù)一日、專心致志地進(jìn)行繪圖工作(圖1)。

圖1 伏案工作的Marie Tharp (圖片來自：https://marietharp.ldeo.columbia.edu/about-marie-tharp)

在1956年的美國地球物理聯(lián)盟年會(huì)上，Heezen宣布了他與Tharp關(guān)于大洋中脊的發(fā)現(xiàn)。當(dāng)時(shí)學(xué)術(shù)界大多數(shù)人對(duì)他們的發(fā)現(xiàn)持懷疑態(tài)度，很大一部分原因是這個(gè)發(fā)現(xiàn)太像大陸漂移說了，甚至他的導(dǎo)師Ewing也開始不相信他們的研究結(jié)果了，這使Tharp和Heezen很難繼續(xù)開展這個(gè)方向的研究。Tharp開始明白繪制的海底地形圖的重要性，他們太需要一張圖來展示裂谷到底在哪里、形狀如何、向哪里延伸。在大家都對(duì)大陸漂移說持有懷疑態(tài)度之時(shí)，一幅海底地形圖能體現(xiàn)他們研究的意義，讓世人相信他們的發(fā)現(xiàn)。

終于在1957年，他們出版的第一幅北大西洋海底地形圖在學(xué)術(shù)界引起很大的轟動(dòng)。而后，Heezen在普林斯頓大學(xué)做了一次關(guān)于海洋中裂谷系統(tǒng)的報(bào)告，用地球儀粗略地展示世界各地的洋中脊及裂谷，此時(shí)他與Tharp的研究成果已經(jīng)得到了更多人的認(rèn)可。1959年美國地質(zhì)學(xué)會(huì)重新印制了這幅圖，使這張圖的流傳更加廣泛。同年舉辦的國際海洋大會(huì)上，曾經(jīng)不相信他們研究成果的Jacques Cousteau展示了他用水下攝影機(jī)拍攝的大西洋海底裂谷的影像。至此，他們的研究得到了學(xué)術(shù)界的廣泛認(rèn)可。

1.5 從一片海洋到另一片海洋

步入20世紀(jì)60年代，逐漸豐富起來的海底測深數(shù)據(jù)，不僅分擔(dān)了Heezen的航測壓力，而且Tharp通過整合這些數(shù)據(jù)進(jìn)行相互印證，大大提高了制圖的準(zhǔn)確性。這段時(shí)間他們工作的重心在南大西洋[7]，以Heezen在Vema號(hào)調(diào)查船上取得的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，綜合國際水道測量組織開發(fā)的通用大洋水深制圖取得的數(shù)據(jù)和德國科學(xué)家早期進(jìn)行的那次海上氣象調(diào)查的數(shù)據(jù)，他們?cè)?961年出版了南大西洋的海底地形圖。

本來Tharp和Heezen打算下一步研究地中海，但是因?yàn)楫?dāng)時(shí)迫切需要一幅印度洋的海底地形圖來幫助規(guī)劃國際印度洋遠(yuǎn)征，所以他們把目光轉(zhuǎn)向印度洋[8]。在這段時(shí)期，他們的研究并不順利，因?yàn)镠eezen和Ewing之間產(chǎn)生了非常尖銳的矛盾，Heezen被禁止使用研究所里的調(diào)查船出海，甚至連之前獲得的數(shù)據(jù)Heezen都無法使用，Tharp則被Ewing解雇了。這些困難沒有阻止他們的研究進(jìn)程，Heezen積極地和全球其他調(diào)查機(jī)構(gòu)建立聯(lián)系，希望能乘坐他們的調(diào)查船出海調(diào)查，并以個(gè)人名義重新雇傭Tharp，幫助他繼續(xù)繪制海底地形圖。

1964年，美國《國家地理》雜志聘請(qǐng)Tharp和Heezen為顧問繪制印度洋海底地形圖，與他們一起工作的還有一位來自奧地利的以擅長畫高山全貌圖著稱的畫家Heinrich Berann。在繪制印度洋海底地形圖的過程中，他們得到國際上很多調(diào)查機(jī)構(gòu)的幫助。即便是處于美蘇冷戰(zhàn)期，Heezen仍然從蘇聯(lián)科學(xué)家那里得到了ОЬ號(hào)和Vityaz號(hào)調(diào)查船取得的高質(zhì)量的印度洋海底測深數(shù)據(jù)。除了這些，他們還得到日本科學(xué)家在開普敦和南極洲之間獲得的探測資料，并且收集了來自英國、澳大利亞、南非的數(shù)據(jù)以及美國的其他幾所研究機(jī)構(gòu)的零星數(shù)據(jù)。他們沿用之前的制圖風(fēng)格與方法對(duì)印度洋海底的全景進(jìn)行繪制。1967年，他們?nèi)税l(fā)表了印度洋底的全景圖。

1973年，Heezen向美國海軍提交繪制世界海底地形圖項(xiàng)目的提案。他們這次基本沿用了之前的繪圖方法和風(fēng)格，但是簡化了一些工作以適應(yīng)繪制世界海底地形圖所要求的更小的比例尺。與此同時(shí)，Heezen和Tharp對(duì)多年積累下來的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行了整理、檢查和修正，對(duì)數(shù)據(jù)有所欠缺的海域繼續(xù)開展巡航調(diào)查。進(jìn)入20世紀(jì)70年代，世界海洋調(diào)查活動(dòng)空前頻繁，而他們的工作相較以往要簡單得多。不同于之前大西洋、印度洋海底地形圖的繪制主要依靠Heezen出海探測的數(shù)據(jù)，此次世界海底地形圖繪制所用的數(shù)據(jù)不僅限于Heezen出海探測的數(shù)據(jù)，還有美國海軍提供的潛艇測深數(shù)據(jù)。Heezen甚至還獲得登上美國海軍核潛艇的許可。豐富的數(shù)據(jù)來源，不僅很大程度上減少了Heezen的工作量，同時(shí)也使Tharp的繪圖精度得到空前提高。終于Tharp和Heezen在發(fā)表大西洋海底地形圖20年后，1977年出版了《世界海底地圖》(World Ocean Floor Map)。令人惋惜的是僅僅幾個(gè)月后，Heezen搭乘NR-1號(hào)潛艇在冰島附近調(diào)研大西洋中脊時(shí)，因心臟病突發(fā)不幸去世。1983年，Tharp從哥倫比亞大學(xué)退休，之后在紐約開了一家地圖制作公司繼續(xù)她的制圖生涯。1997年，美國國會(huì)圖書館評(píng)選Tharp為20世紀(jì)最偉大的四位制圖師之一；2004年哥倫比亞大學(xué)設(shè)立了以她名字命名的獎(jiǎng)學(xué)金，旨在為世界各地的女性科學(xué)家提供在哥倫比亞大學(xué)深造的機(jī)會(huì)。

圖2 世界海底地圖(圖片來源：http://hdl.loc.gov/loc.gmd/g9096c.ct003148)

2 繪圖方法

Tharp和Heezen生活的年代科技不夠發(fā)達(dá)，加之海上調(diào)查情況多變，即便同一艘調(diào)查船所獲得的數(shù)據(jù)質(zhì)量也是參差不齊的。在繪制海底地形圖之前，Tharp會(huì)把數(shù)據(jù)分成三類：①高精度連續(xù)數(shù)據(jù)；②精度不太高的連續(xù)數(shù)據(jù)；③低質(zhì)量數(shù)據(jù)。Tharp大多使用前兩類數(shù)據(jù)，除非數(shù)據(jù)極度短缺，否則不使用第三類數(shù)據(jù)。

Tharp制圖的步驟主要有以下幾步[2]：第一步，將原始數(shù)據(jù)包括探測船的經(jīng)緯度坐標(biāo)、從回聲探測儀開始工作起所記錄的時(shí)間和與之相對(duì)應(yīng)的深度數(shù)據(jù)，整理成表格；第二步，繪制以距離為橫坐標(biāo)(比例尺為1∶1 000 000)、以深度為縱坐標(biāo)的深度表和以經(jīng)度為橫坐標(biāo)、緯度為縱坐標(biāo)的探測船進(jìn)行回聲探測的航跡圖(比例尺為1∶5 000 000)；第三步，在航跡圖的基礎(chǔ)上將深度表中地形特征沿著航跡繪制出來，即整合第二步中兩張圖表上的信息繪制地形圖。地形圖和航跡圖的比例尺同為1∶5 000 000，不同的是，地形圖的垂直方向上Tharp將垂直特征以20∶1的比例夸大顯示。Tharp按照這個(gè)步驟一條航跡接著一條航跡地繪制，最終“拼接”出海底的全貌。值得一提的是，作為女性，Tharp從來沒有獲得過登上調(diào)查船的機(jī)會(huì)，一直在實(shí)驗(yàn)室默默地、辛勤地制圖。

3 科學(xué)意義

Tharp和Heezen繪制的首幅《世界海底地圖》是系統(tǒng)性的研究成果，具有劃時(shí)代的意義，是人類在海洋調(diào)查領(lǐng)域邁出的關(guān)鍵一步，而他們的貢獻(xiàn)也遠(yuǎn)不只是直觀地反映了海底的地形。首幅海底全景圖在當(dāng)時(shí)顛覆了人類對(duì)海底地形的認(rèn)知，并且對(duì)之后人類開展海洋調(diào)查研究，以及海底擴(kuò)張、板塊構(gòu)造等理論的形成影響極其深遠(yuǎn)。

Tharp和Heezen的工作讓世人首次看清了海底全貌，證明海底不是空空如也、一馬平川，而是像陸地一樣形態(tài)各異、波瀾壯闊。他們不僅幾十年如一日地繪制海底地形圖，作為地質(zhì)學(xué)家他們將海底分為大陸邊緣、大洋盆地和大洋中脊三大類地質(zhì)單元。在此基礎(chǔ)上，他們又細(xì)分了23個(gè)次級(jí)地質(zhì)單元，并對(duì)其特征及分類依據(jù)分別加以闡述[9]。他們所建立的這套分類體系準(zhǔn)確、詳實(shí)，對(duì)海底特征概括全面，至今仍在沿用，為海洋地質(zhì)調(diào)查奠定了良好的基礎(chǔ)。

Tharp和Heezen研究成果的意義在于海底全景圖不僅為大陸漂移說提供了直接證據(jù)，而且進(jìn)一步引出海底擴(kuò)張說和板塊構(gòu)造理論[9]。他們兩人的研究可謂“撬動(dòng)了地質(zhì)學(xué)的基石”，真正意義上顛覆了人類對(duì)地球的認(rèn)知。自Tharp發(fā)現(xiàn)大西洋中脊開始，Tharp和Heezen的研究就在為大陸漂移說提供源源不斷的證據(jù)。他們可謂一直在與當(dāng)時(shí)學(xué)術(shù)界的主流觀點(diǎn)“唱反調(diào)”，并最終獲得認(rèn)可。如果說大西洋中脊存在的證據(jù)不夠充分，他們就把整個(gè)大西洋海底畫成了地圖；如果說大西洋中脊僅是巧合，他們便繪制了印度洋的海底地形圖；如果這樣還不足以說服學(xué)術(shù)界，他們干脆就把整個(gè)世界的海底繪制成圖！最令人佩服和尊敬的是，Tharp和Heezen始終立場堅(jiān)定，當(dāng)連Heezen的導(dǎo)師Ewing都不理解、不支持時(shí)，他們?nèi)阅艹磷庀敕皆O(shè)法堅(jiān)持研究，盡全力把真實(shí)的海底樣貌公之于眾。

《世界海底地圖》在地學(xué)領(lǐng)域意義重大，但受當(dāng)時(shí)技術(shù)所限此圖也存在一定的局限性。汪品先院士在《深海淺說》[11]一書中談到：“(此圖在)大洋中脊的位置、大西洋和西南印度洋中脊‘鱷魚背’形狀的粗糙形態(tài)都是對(duì)的，但是東太平洋和東南印度洋的中脊完全不同，并沒有那種‘鱷魚背’的粗糙，而是來自當(dāng)時(shí)作者的想象。”實(shí)際上，采用聲吶制圖測線間距寬，面對(duì)如此巨大的海洋面積，測量完全覆蓋必然不可能。即使在今天我們采用重力場衛(wèi)星和回聲測深相結(jié)合的方法，絕大部分海底仍然缺少詳細(xì)的地形圖。

4 結(jié)束語

回首人類探測海底的歷程，從最早的麻繩、鉛錘、炸彈，到今天先進(jìn)的重力場衛(wèi)星、潛艇以及各種樣式的探測儀器，雖然時(shí)間不算悠久，但是過程不可謂不曲折。Tharp和Heezen數(shù)十年的堅(jiān)守令人肅然起敬，他們?yōu)榈刭|(zhì)學(xué)和海洋科學(xué)發(fā)展作出了卓越的貢獻(xiàn)。人類對(duì)海底的好奇心從未減弱，展望未來，隨著研究技術(shù)和手段的日新月異，對(duì)海底的探測將永不停歇。

(2021年11月15日收稿)■